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两年推出2款边缘侧AI视觉芯片 爱芯元智仇肖莘揭秘幕后两大核心技术

【TechWeb】9月22日消息,AI视觉芯片研发及基础算力平台公司“爱芯科技”近日正式更名为“爱芯元智半导体(上海)有限公司”(简称“爱芯元智”)。这家企业成立仅2年就已成功推出2款行业领先的量产边缘侧AI视觉芯片,效率刷新行业新高度。

爱芯元智创始人兼CEO仇肖莘1991年毕业于清华大学自动化专业,并获得硕士学位,随后前往美国南加州大学完成电子工程博士学位。她曾在博通工作15年,职位升至美国博通公司副总裁。2018年,仇肖莘回国加入紫光展锐出任首席技术官。

2019年5月,有20年以上研发及管理经验的仇肖莘正式创建爱芯元智半导体(上海)有限公司(原 爱芯科技),开启自主研发AI SoC芯片的创业之路。

成立两年,爱芯元智已有两颗芯片面市,其中自主研发的第一颗AI视觉处理芯片AX630A已在2020年12月实现量产,第二颗芯片AX620A也已经于2021年7月成功点亮。

企查查信息显示,截至2021年8月,爱芯元智已经完成preA、A、A+三轮融资,总融资金额超过10亿元人民币,成为炙手可热的行业新星。

近期,爱芯元智创始人仇肖莘接受了TechWeb等媒体的采访,分享了“技术立身”的自研芯片历程。

从爱芯科技到爱芯元智  专注边缘侧和端侧AI视觉芯片

据IDC预测,2025 年全球物联网连接数预计将增长至270亿,物联网设备数量将达到1000亿台,全球数据总量预计2025年将达到163 ZB。而未来超过70%的数据和应用将在边缘产生和处理。边缘侧对智能设备的“感知+计算”能力的要求日益增长。

事实上,AI视觉处理芯片的应用场景非常广泛,不管是智慧城市、智能社区,还是智能驾驶、智能家居、智能零售、智能穿戴等领域,都在AI视觉处理芯片的应用范畴之内。

从2019年成立爱芯元智起,仇肖莘就将业务聚焦于边缘侧端侧的AI视觉处理芯片领域。爱芯元智在过去两年间紧紧抓住“视觉”和“感知”这两个方面的技术,打造出基于视觉的AI处理芯片。

“爱芯元智本身传达了我们的理念,即爱芯的era(时代),我们希望依靠我们的原创性技术和产品,通过我们的努力把相关产业带入一个爱芯元智开创的时代。”谈及公司更名“爱芯元智”,仇肖莘介绍道,“‘元智’代表我们在技术上的独创性和领先性”。

两年2款芯片量产面市 加速“高中低”端市场全覆盖

2020年5月,成立一年的爱芯元智首款自研AI视觉处理器芯片X630A实现流片,并一次成功,同年12月达到量产状态。

在仇肖莘看来,“高算力、低功耗、高算力利用率”是爱芯元智边缘侧AI视觉芯片的三大优势特点。

AX630A是一款高性能、低功耗的人工智能视觉处理器芯片,具备28.8TOPS@INT4的算力密度,在边缘侧、端侧芯片中,已处于领先位置;在编解码方面,AX630A可以支持20路1080p解码,同时支持8路1080p编码;再加以爱芯元智专有的AI ISP所赋予的图像处理能力,使得AX630A不仅能实现暗光环境下优异的画质效果,同时还能兼顾典型功耗小于3W的低功耗优越性能;并可通过算法模型迭代,持续为量产芯片升级。

产品性能方面,AX630A具备强大的暗光图像视频处理能力、复杂场景下智能分析能力、多路视频结构化处理能力等多项核心优势。

AX630A是爱芯元智的旗舰产品,仇肖莘表示,AX630A一上来就对标业内最高端的芯片。“在今年6月底的时候,我们第一个大客户风险量产了,还有一些中小客户也已经量产,今年Q3开始正式出货。”

爱芯元智自主研发的第二颗芯片AX620A在今年5月也成功流片,7月成功点亮。这款产品面向主流市场需求,目前已经在客户推广过程中,预计在今年年底达到量产状态。

目前视觉芯片市场高中低端的区分跟分辨率相关。比如比较高的是8K30帧的视觉处理能力,其次是4K市场,再者是500万、400万像素市场,再往下就是300万、200万像素市场。

仇肖莘表示:“爱芯元智的芯片产品希望实现从8K一直到400万、300万的分辨率市场全覆盖,高中低每一个档位都有对应的芯片,快速的推出量产芯片,要把这个产品系列快速做全。”

当然,在当下这样一个芯片产能普遍紧张的时期,在大厂竞争环伺的情况下,如何保证自身芯片产品的量产进度可控,本身也是一大考验。

仇肖莘向TechWeb介绍,爱芯元智产品能够不断持续量产,一方面是供应链团队非常有经验,跟基板厂、晶圆厂、封测厂等整个芯片供应链各环节厂商的关系非常紧密,另一方面,芯片供应链各大厂也会从长远有发展潜力的角度,来挑选那些未来更可能成为自己大客户的芯片创业企业作为优先“扶植对象”,而爱芯元智就是这样的潜力者。

在爱芯元智研发副总裁刘建伟看来,供应链企业的选择,也从侧面反映出爱芯元智在边缘侧AI视觉芯片赛道的头部企业地位。

技术立身 两大核心技术解密

首款芯片推出即对标行业最高端芯片,成立2年多即成为边缘侧AI视觉芯片赛道头部企业。爱芯元智如何做到的?

仇肖莘介绍:“我们有自己的IP,这点非常重要。‘技术立身’对我们而言非常重要,我们有技术,而且能够通过这个技术为这个社会带来一些不同。”

目前,爱芯元智旗下拥有引以为傲的2大核心技术,其一是业内领先的混合精度NPU;其二是采用颠覆性设计方法自研的AI ISP。

据悉,爱芯元智混合精度NPU能够在单位面积内提供数倍于传统NPU的等效算力,同时保持低功耗特性并降低应用成本。

以在开源网络imagenet测试运行ResNet50为例。在ResNet50的精度基本不变情况下,竞品一秒钟只能处理大概90几帧的图片流、视频流,爱芯元智第一代产品AX630A能够处理1300多帧的图片流、视频流。

爱芯元智混合精度NPU究竟是如何来实现这一性能提升的呢?

仇肖莘透露,阻碍NPU发挥作用的一个很大问题是“数据搬运”,就是所谓“数据墙”问题,为了提高“有效算力”,爱芯元智研发的NPU尝试另辟角度来解决数据搬运和数据墙的问题——能不能把需要搬运的数据量减下去?

基于这样的思考,爱芯元智团队研究发现,传统的NPU一般的数据位宽都是8Bit、16Bit才能保证最终AI算法精度。但是实际上AI网络中间很多层不需要那么高的表示精度,比如有的2Bit、4Bit就够了。在这种情况下,整个网络数据表示或者所需要的数据量,平均4Bit就够。这样跟原来8Bit的网络相比,爱芯混合精度NPU的数据搬运量可能就变成原来的1/4,在单位面积内提供数倍于传统NPU的等效算力。

同时,仇肖莘也强调,爱芯元智混合精度NPU的成功,也得益于设计理念上的革新——算法芯片软硬件协同设计。

具体而言,在NPU设计过程中,基于AI算法和芯片的软硬件协同设计。基于对AI的算法的理解,可以提供算法网络结构、量化需求、算子需求、内存访问需求等详细信息给NPU设计架构师。硬件架构师根据这些算法的需求来调整优化整个NPU设计,这样能够使得算法跑起来的效率达到一个比较优化的水平。

提及另外一个核心IP——自研的AI ISP,仇肖莘则透露“采用颠覆性设计方法”。

这种颠覆性体现在AI ISP舍弃了传统的ISP纯硬件的设计模式,通过“软件定义ISP”的方式,用AI的方式取代了ISP里面至少4个关键模块。

仇肖莘进一步阐释道:“所以我们把它叫‘AI ISP’,这个AI ISP是我们独创的一个技术。 AI ISP带来的好处在于我们能在最短的时间内能够把图像处理的效果达到友商或前辈们还不能够达到的一个高度。”

(已做面部隐私保护处理)

事实上,爱芯元智首款产品AX630A就对标行业内高端产品。如何在一年之内设计出一颗芯片能够达到前辈们积累了十几年的水平?实际上爱芯元智的秘密就在于此。

之前的ISP都是硬件,它每升级一次都要重新流片一次,升级时间周期长。现在,爱芯元智将ISP里很多关键模块软件化,软件化带来的好处在于原来每次都要流一次片才能提升的性能,现在通过迭代软件模型,性能就能提升。

“从去年爱芯元智的芯片流片回来到现在,我们整个ISP的模型每两个星期就有新模型,画质在一直不断提升,所以AI ISP技术对爱芯元智来说很关键。”仇肖莘说。

面对国内轰轰烈烈的半导体发展态势,仇肖莘表示,整个半导体行业,实际上在逐渐向中国转移,或者向东方转移,这个趋势非常明显。“因为整个供应链非常齐全,无论内销市场还是外销市场,整个生产的主体在中国。最近这几年国内的客户开始会给国内的芯片厂商一些试错机会,这就非常重要,有试错的机会就有发展的机会。”

谈及爱芯元智芯片产品的市场推广侧重,仇肖莘则表示,现在的侧重点在2B行业,更偏向于智能交通、智慧城市等领域。除此之外,也在积极拓展2C领域,如消费类市场。“我们不希望去打价格战,而是希望拓展那些能够真正使用我们AI能力的客户。爱芯元智的愿景目标是成为‘在边缘侧和端侧人工智能芯片的领军企业’,在边缘侧、端侧人工智能芯片领域做成一个平台型芯片公司,并成为一个国际领先的芯片企业。”

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